funktionelle anatomie: allgemeine physiologie: allgemeine...
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Funktionelle Anatomie:
Allgemeine Anatomie Skelettsystem Muskelsystem
Allgemeine Physiologie:
Energiebereitstellung Herz- Kreislaufsystem
AANNAATTOOMMIIEE:: = Lehre vom Bau der Organismen
anatemnein (gr.) = aufschneiden
o Makroskopisch (von außen, sezieren) o Mikroskopisch (Cytologie, Histologie)
Bewegungsapparat
Skelettsystem passiv
Muskelsystem aktiv
Hauptachsen
Längsachse
Horizontalachse
Sagitalachse
Hauptebenen
Sagitalebene
Frontalebene
Transversalebene Richtungsbezeichnungen
cranial - schädelwärts
caudal - steißwärts
superior - oben
inferior – unten
medial - zur Mitte
lateral - nach außen
medius - in der Mitte
anterior - nach vorne
posterior - nach hinte
ventral – bauchwärts
dorsal – rückwärts
distal – Richtung Peripherie
Bewegungsarten
Flexion – Beugung
Extension – Streckung
Abduktion - vom Körper weg
Adduktion - zum Körper hin
Rotation – Drehbewegung
Anterversion - Bewegung nach vorne
Retroversion - Bewegung nach hinten
Zellen und Gewebe
Gliederung: Zelle – Zellverbände = Gewebe
Gewebe:
o = ein Verband gleichartig gebauter Zellen mit gleicher funktioneller Aufgabe und Differenzierung
o 4 Grundgewebe: Epithelgewebe (Oberfläche) Binde- und Stützgewebe Muskelgewebe Nervengewebe
Körperkomposition des gesunden Menschen
Muskelmasse 45% (m) bzw. 36% (w)
Fettmasse 15% (m) bzw. 27% (w)
Knochenmasse 15% (m) bzw. 12% (w)
Andere 25%
Epithelgewebe
bedeckt innere und äußere Oberflächen
Fettgewebe
Energiespeicher (1kg = 7000 kcal)
Stützgewebe
Sehnen, Knorpel, Knochengewebe Sehnengewebe
Sehnen dienen der Übertragung von Muskelkräften auf den Knochen, damit Bewegungen ausgeführt werden können
Zugbelastungen werden durch Kollagenfasern gesichert
Sehnen sind am Muskel über tiefe Einstülpungen in den Muskelfasern befestigt
Problem: o Kraftübertragung hauptsächlich in den Sehnen Wellenförmige
Struktur Arten
Zugsehnen o Stehen im Verlauf nicht in direkten Kontakt mit Knochen (nur in den
Insertionspunkten) o zB: Achillessehne
Gleitsehnen o Laufen über ein Widerlager (Faserknorpel) o zB: lange Bizepssehne am Oberarmkopf
Aponeurosen o Flächenhafte Sehnenplatten o zB: Hohlhand, Fußgewölbe
Knorpelgewebe
Aufbau aus Knorpelzellen (Chondrozyten) und Interzellularsubstanz
3 Knorpelarten o Faserknorpel
Sehr stabil Bei Schädigung Umbau in Faserknorpel möglich
o Hyaliner Knorpel
Interzellularsubstanz aus vielen Kollagenfasern Überzug Gelenke Anpassungsfähigkeit Wasseraufnahme, Zellvermehrung Steif und elastisch zugleich Ernährung durch Diffusion aus Gelenksflüssigkeit schlechte
Regenerationsfähigkeit zB: Knie
o Elastischer Knorpel
Zusätzlich elastische Fasern Biegsamkeit zB: Ohr
Gelenke
Verbindungen zwischen mind. 2 Knochen
Können fest oder bewegliche miteinander verbunden sein
Fest = Synarthrose o Bandhaft (Schien-Wadenbein) o Knorpelhaft (Schambeinfuge) o Knochenhaft (Kreuzbein)
Beweglich = Diarthrose o Gelenksflächen – kongruierend o Gelenksknorpel – hyalin o Gelenkskapsel - innere und äußere Schicht (Synovia !) o Gelenksschmiere o Gelenksspalt o ev. Hilfsstrukturen
Muskelgewebe
656 Muskeln
30-40% (w) 40-50% (m)
Ansteuerung erfolgt durch Nerven
Glatte Muskulatur
Blase, Magen, Darm
Innervierung durch vegetatives Nervensystem (nicht steuerbar)
Langsame Bewegung
Quergestreifte Muskulatur
Fast twitch (weiße)
Slow twitch (rote)
Aufbau siehe ff.
Herzmuskel
Eigentlich quergestreift
Hohe Mitochondriendichte (30%, normal 5%)
Wird aber autonom gesteuert (Sinusknoten, AV Knoten)
Skelettmuskulatur:
Kleinste Einheit:
Motorische Einheit:
Motorische Endplatte:
Kontraktion:
Muskelfunktion:
Funktion wird immer durch die Achse bestimmt
Agonisten, Synergisten, Antagonisten
Muskelschlinge
Aufgabe: Bilden Sie Gruppen zu 5-6 Personen (Zeit 60 Minuten) Recherchieren Sie Bezeichnung, Funktion, Ursprung und Ansatz der
wichtigsten Muskeln der folgenden Bereiche: Rumpf Vorderseite; Rumpf Rückseite; Schulter + Hals;
Obere Extremität; Untere Extremität
Präsentation 5-10 slides max. (*.ppt) Präsentation (3 Minuten max.)
Knochengewebe
Stabilstes Gewebe im Körper
Wirbelsäule (Kreuzbein, Steißbein) 26; Schädel 8; Gesicht 14; Gehörknöchelchen 6; Zungen-, Brustbein, Rippen 26; obere Extremität 64;untere Extremität 62
Summe 206
Wirbelsäule:
Wirbelkörper
Wirbelkörper
Wirbelbogen
Wirbelloch
Querfortsatz
Dornfortsatz
Gelenkfortsatz
Großer Brustmuskel
Setzt am Oberarm an
Besteht aus 3 Teilen
Alle 3 Teile laufen in Richtung Achselhöhle zusammen
Zieht den Arm an Körper
Kann den erhobenen Arm nach unten senken
Wichtiger Muskel für Einatmung!
Kleiner Brustmuskel
von vorderen Ende der 3.-5. Rippe bis zur dem Rabenschnabelfortsatz
Zieht Schulterblatt an Brustwand heran
senkt zudem Schulterpfanne nach unten und dient bei fixierter Schulter als
Hilfsmuskel für Einatmung
Rotatorenmanschette
Ist eine Muskelgruppe, die sich wie Manschette um den Oberarmkopf legt
Dient der Rotation
Innen- und Aussendrehung des Armes im Schultergelenk
Besteht aus 4 Muskeln
Kommen vom Schulterblatt und gehen zum Oberarmkopf
Breiter Rückenmuskel
Kommt von unteren Hälfte der Brustwirbelsäule, Lendenwirbelsäule und
Kreuzbein
Geht dünn zum Oberarm
Zieht den Arm nach unten
Verleiht Sportlern die V-förmige Kontur (größter Muskel des Körpers)
Rückenstrecker
Stellt eine ganze Gruppe von Muskeln dar, die der Aufrichtung bzw. dem
Strecken, sowie der Rotation wie auch der Seitneigung der Wirbelsäule
dienen.
Die Rückenstrecker verlaufen entlang der Wirbelsäule, sie beginnen im
Nacken und enden beim Steissbein.
Sie sind auf der Körperoberfläche nicht zu sehen, man kann sie seitlich des
Rückgrats als Wulst ertasten.
Trapezmuskel
Verläuft von der Hinterhaupt, dem Nackenband und den Dornfortsätzen des
12. Brustwirbels zum äußeren Drittel des Schlüsselbein zur Schulterhöhe u
Schulterblattgräte
In 3 Teile unterschieden in Verlauf seiner Fasern
o 1. absteigender Teil (hebt Schulter, zieht Schulterblatt schräg nach
oben),
o 2. querverlaufender Teil (zieht Schulterblätter hinten zusammen),
o 3. aufsteigender Teil (zieht Schulterblatt nach innen unten u. unterstützt
absteigender Teil)
Deltamuskel
Anatomische und funktionelle Dreiteilung
o 1. vom äußeren Schlüsselbeinende
o 2. von der Schulterhöhe
o 3. von der Schulterblattgräte
setzen mit einer gemeinsamen kräftigen Sehne an Außenseite im mittleren
Drittel des Oberarms an
ist in irgendeiner Form an jeder Bewegung im Schultergelenk beteiligt.
Zweiköpfiger Oberschenkelmuskel
Liegt an der Außenseite der Oberschenkelrückseite
Beugt im Kniegelenk und dreht den Unterschenkel nach Außen
Streckt den Oberschenkel im Hüftgelenk und zieht ihn heran (Adduktion)
Zwillingswadenmuskel
Verläuft vom Kniegelenk zum oberen Sprunggelenk
Entspringt von der inneren und äußeren Oberschenkelrolle
Kraftvolle Senkung am Schwungbein
Drückt das gesamte Körpergewicht beim Gehen ab
Schollenmuskel
Entspringt vom Wadenköpfchen und vom oberen Drittel des
Wadenschienbeins, zieht schräg nach unten
Kraftvolle Senkung am Schwungbein
Zweiköpfiger Oberarmmuskel
verläuft vom Unterarm bis zum Schulterblatt; überbrückt Schultergelenk und
Ellbogengelenk
Beugung im Ellbogen, Innendrehung des Unterarms
Dreiköpfiger Oberarmmuskel
besteht aus langen, inneren und äußeren Kopf
Langer Kopf: entspringt vom Schulterblatt am Unterrand der Schulterpfanne
Beiden Kurzen: vom Innen- und Außenrand des Oberarmknochens
Vereinen sich alle am unteren Ende des Oberarmes
Heranziehen des Armes an den Körper; beim Gehen pendelt der Arm nach
hinten
Quadrizeps femoris: 4 Bäuchiger Strang
1.) Rectus femoris
Ursprung: Darmbein
Ansatz: Kniescheibe
Funktion: Strecker Kniegelenk, Beuger Hüftgelenk
2.) Vastus intermedius
Ursprung: vordere und laterale Oberschenkelfläche
Ansatz: patella und tuerositas tibiae
Funktion: Knie, Extension Streckung im Knie
3.) Vastus medialis
Ursprung: Innenflächen des Oberschenkelknochen
Ansatz: Außenfläche der Kniescheibe
Funktion: Strecker des Kniegelenks
4.) Vastus intermediales
Ursprung: Laterale Fläche des Oberschenkelknochen
Ansatz: Kniescheibe
Funktion: Strecker des Kniegelenks
Großer Gesäßmuskel
Ursprung : Darmbein
Ansatz Oberschenkel
Funktion : Strecker im Hüftgelenk, Gang
Mittlerer Gesäßmuskel
Ursprung : Darmbein
Ansatz: Aussenseite Oberschenkel
Funktion : Abspreizen des Beines, Gang
Kleiner Gesäßmuskel
Ursprung : Darmbein
Ansatz: Aussenseite Oberschenkel
Funktion : Abspreizen des Beines, Gang
Funktionelle Anatomie:
Allgemeine Anatomie Skelettsystem Muskelsystem
Allgemeine Physiologie:
Energiebereitstellung Herz- Kreislaufsystem
ENERGIEBEREITSTELLUNG
Herz-Kreislauf - Lunge
Lunge: Sauerstoffanreicherung des Blutes (Oberfläche 80-120m²; Alveolen
300-500 Mio)
Ruhe
Atemzugsvolumen 0,5-1l
Atemfrequenz 16-20 / min
Atemminutenvol. 8-10 l
Belastung
Atemzugsvolumen > 60 % Vitalkapazität
Atemfrequenz 50-60 / min
Atemminutenvol. 80-120 l (untr.) / 220l (train.)
Es wird unterschieden:
Äußere Atmung (Gasaustausch: Organismus – Umwelt/ Sauerstofftransport im Körper)
Innere Atmung (biologische Oxidation in den Zellen = Zellatmung) Durch Konvektion (aufwärts oder abwärts gerichtete Luftströmung) wird das durch Einatmung angesaugte Luftvolumen durch die Atemwege bis in die Lunge transportiert.
Im Bereich der Alveolen kommt es dann zur Diffusion von O2- Molekülen in das Blut und von CO2- Molekülen in die Alveolen, also zum Gasaustausch zwischen Atemluft und Blut (Endphase der äußeren Atmung), dem Partialdruckgefälle folgend. O2 und CO2 besitzen auf Grund ihres unterschiedlich großen Anteils an der Gesamtluft unterschiedliche Partialdrücke (p). Im Bereich der alveolokapillären Membran bewegen sich die Gasmoleküle des Sauerstoffs und des Kohlendioxids entsprechend ihrem Druckgefälle. In den Alveolen liegt der O2-Partialdruck höher und der CO2-Partialdruck tiefer als
im venösen Blut. Demzufolge kommt es zur Diffusion von Sauerstoff in das Blut und von Kohlendioxid in die Alveolen. Da die Kontaktzeit zwischen dem Blut und den Alveolen mit 0,8 s sehr kurz ist, müssen der Entladungsvorgang für CO2 und der Beladungsvorgang für O2 sehr schnell ablaufen. Bereits nach 0,1 s sind die CO2-Moleküle soweit diffundiert, dass der Partialdruck im Blut und in den Alveolen gleichgroß ist. 0,2 s später, also nach 0,3 s, hat sich auch der Partialdruck für Sauerstoff angeglichen. Somit ist nach Passage der Lungenkapillaren der O2-Partialdruck im arteriellen Blut gestiegen und der CO2-Partialdruck gefallen. Vo2 max
Sauerstoff, der über die Atmung aufgenommen werden kann.
Vo2 max ist durch die Mitochondrienmasse der Skelettmuskulatur limitiert.
Vo2 max kann durch Training um 100% gesteigert werden
Umfang kann durch die Intensität nicht ersetzt werden.
Anpassung an Ausdauertraining
Lunge wird durch das Training nicht größer.
Die Anzahl der Alveolen bleibt gleich.
Die Diffusionskapazität bleibt gleich.
Die Lunge scheint für die Sauerstoffaufnahme nicht limitierend zu sein. Herz
Reaktion auf erhöhte Tätigkeit
Steigerung der Herzfrequenz
Erhöhung des Schlagvolumens
HMV = SV x HF (4-5 L/min in Ruhe)
Herzfrequenz steigt eher linear an
Herzfrequenzknickpunkt an der anaeroben Schwelle
HF max (ca. 3x Ruhe HF)
SV steigt auf das 1,5 fache o HMV steigt unter Belastung auf das 4,5 fache
Anpassung an Ausdauertraining
Vergrößerung der Herzhöhlen
SV steigt auf bis zu 200%
HMV max 20l/min
Gefäße – HKL
Umverteilung in die Muskulatur
Ruhe 25% des Blutvolumens
Belastung bis zu 95% des Blutvolumens
Anpassung an AD – Training
Kapillarisierung besser
der periphere Widerstand sinkt
höhere Durchblutung möglich
Immobilität umgekehrter Effekt Blut
Erythrozyten
Leukozyten
Thrombozyten
Blutplasma
70kg Mensch – ca. 5l Blut
Hämatokrit (Zellen/Gesamtvolumen)
Hämoglobin
Belastung – höhere Strömungsgeschwindigkeit
Sauerstofftransport von der Lunge zum Körper Hämoglobin (Hb)
Co2 Abtransport vom Körper zur Lunge
Kohlendioxid reagiert mit Wasser zu Kohlensäure – Bicarbonat Puffer
In Ruhe wird gesamtes Co2 abgeatmet
Bei laktazid anaerober Stoffwechsel mehr Bicarbonat – RQ > 1
Trainingsanpassung
Vermehrung des Blutvolumens ohne Änderung der Zusammensetzung
Normal 4-5l
Steigerung bis zu 100% möglich
Höhenanpassung
Steigerung von Hämatokrit und Hämoglobin
Blutvolumen bleibt gleich
O2 Transportfähigkeit steigt wegen Hämoglobin Funktion
O2 Transport
Co2 Abtransport
Pufferung
Nährstofftransport
Gerinnung Wundheilung
Immunsystem Energie
Arbeitsfähigkeit, gespeicherte Arbeit
1 Kalorie (cal) = Wärmemenge die 1cm³ Wasser um 1 Grad erwärmt
Energiequellen
ATP – Adenosintriphosphat
KP – Kreatinphosphat
Glukose
Fett
Eiweiß Energieumsatz
Anarerob (ohne O2) o Alaktazid (ohne Milchsäure) o Laktazid (mit Milchsäure)
Aerob (mit O2) o Kohlenhydrate (Glykolyse) o Fett (Oxidation)
Anaerob alaktazid
ATP o Kein Sauerstoff o primärer Energielieferant
2 Sekunden
Kreatinphosphat o Kein Sauerstoff o sekundärer Energielieferant
10 Sekunden
Kapazität
Schlecht trainiert o 6 Sekunden
Gut trainiert o 12-20 Sekunden
Antritte, kurze Sprints, Schüsse, Sprünge, Tacklings,… Anaerob laktazid
Aus Zucker (Glukose) entsteht ohne O2 Energie (ATP) und Laktat (Milchsäure)
Kein Sauerstoff nötig
1 Mol Glukose = 2 Mol ATP (1:2)
Höhepunkt nach 45 Sekunden
Dominiert bis 2 min (dann Energiebereitstellung mit Sauerstoff dominant)
Laktat zu hoch Abbruch oder weniger Intensität
Lange Sprints, Zwischenspurts, ….
Aerob alaktazid
Aus Zucker (Glukose) entsteht mit O2 Energie (ATP)
Sauerstoff notwendig
1 Mol Glukose = 36 Mol ATP (1:36)
Untrainiert ca. 30 min.
Trainiert ca. 60-100 min.
Speicher leer Müdigkeit, Leistungsabfall, Ohrensausen, Augenflimmern
Zügiges Laufen, längeres Laufen ohne Pausen Aerob alaktazid
Aus Fett entsteht mit O2 Energie (ATP)
Sauerstoff notwendig
1 Mol Glukose = 130 Mol ATP (1:130)
Reserven nahezu unbegrenzt
Gehen, langsames Laufen,…
Energiespeicher : o Mann 70 kg (15% Fettanteil 10,5kg Fett)) o 1g Fett = 9kcal o entspricht ~ 95 000 Kcal o würde für ~ 2000km Laufen reichen
RQ – Respiratorischer Quotient
Ausgeatmetes CO2 / eingeatmeten O2
Co2 / O2
Kohlenhydratverbrennung : 1
Fettverbrennung : 0,7
Körpergewichtsregulation
Grundumsatz – Leistungsumsatz
1 MET (metabolic equivalent)
Vo2 3,44 ml/kg/min beim Mann und 3,1 ml/kg/min bei der Frau
Ainsworth et al. compendium
http://sites.google.com/site/compendiumofphysicalactivities/ ~ 450 – 750 MET / Woche lower limit Beispiel: 2 x Spazierengehen 30 Min (4km/h)= 60 x 3 Met 80 MET 1 x Nordic Walken 45 Min = 45 x 5 Met 225 MET 1 x Aerobic/Step Dance 45 Min = 45 x 8 Met 360 MET -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
150 Minuten 665 MET
2 ½ / 168 Wochenstunden !
LEISTUNGSDIAGNOSTIK
Ende Phase I
Laktat wird nicht mehr nur in Arbeitsmuskulatur verstoffwechselt
Im Kreislauf meßbar
Erster Laktatanstieg über Ruhewert
Aerobe Schwelle
2 mmol/l Laktat
Punkt der niedrigsten Laktatproduktion in Bezug auf Sauerstoffaufnahme = Laktatäquivalent
LTP 1 Anaerobe Schwelle
Maximales Laktat Steady-State
Maximal mögliche Leistung, bei der sich Laktatproduktion und – elimination im Gleichgewicht befinden
Im Mittel bei 4 mmol/l Laktat
Individuelle Schwelle nach Keul, Simon, Kindermann ua.
LTP 2
Respiratory compensation point (RCP/Beaver et al.)
Phase III
Anaerobe Phase bis zur Ausbelastung
Weitere Zunahme der Laktatproduktion
Laktat kumuliert im Blut
Azidose Testungen
Standardisierung o Testdurchführung – Auswertung – Interpretation der Ergebnisse
Qualitätskriterien o Objektivität o Reliabilität o Validität
Gebräuchliche Messgrößen o Leistung / Herzfrequenz / Blutdruck / Laktatkonzentration /
Sauerstoffaufnahme Nomogramm
Astrand Rhyming
Ermittlung der Vo2 max ohne Testung
Vorbedingungen für Belastungstests
Keine Ernähungsänderungen in den Tagen vor der Untersuchung. Letzte Nahrungsaufnahme 3 Stunden vor Testbeginn
kein erschöpfendes Training am Vortag
keine Genussmittel vor dem Test
Proband soll mit der Testmethode vertraut sein
Zweckmäßige Kleidung
Raumtemperatur sollte 18 - 24 °, die relative Luftfeuchtigkeit 30-60% betragen
Mindestens 10 Minuten Ruhephase vor der Ergometrie Anforderungen für Belastungstests Personelle Voraussetzungen Apparative Voraussetzungen
(standardisierbar, reproduzierbar, dosierbar )
Fahrrad/ Laufband (regelmäßige Kalibrierung)
Mehrkanal-EKG/ Pulsuhr
Notfallausrüstung Indikationen für Belastungsuntersuchungen
Beurteilung der körperlichen Leistungsfähigkeit und Belastbarkeit im Längs- und Querschnitt
Diagnostische Bedeutung bei zahlreichen kardiovaskulären Erkrankungen
Erfolgskontrolle von therapeutischen Maßnahmen Sportmedizinische Indikationen für die Ergometrie
Zur Beurteilung der Gesundheitsstabilität
Beurteilung der aktuellen kardiozirkulatorischen LF (Einstufung in Normschemata, Querschnitt, Längsschnitt)
Zur qualitativen und quantitativen Festlegung von Sportprogrammen in der Prävention und Rehabilitation (Gesundheitssport)
Zur Beurteilung der Effektivität bestimmter Trainingsmethoden und Belastungsfaktoren (Intensität, Umfang, Häufigkeit)
Zur Ermittlung leistungsbegrenzender Komponenten
Zum Ausschluß möglicher pathologischer Anpassungsreaktionen
Zur Erarbeitung begründeter Konzepte für Trainingsplanung und Trainingssteuerung
Zum Erstellen von kurz- und langfristigen Leistungsprognosen
Zur Dokumentation der Leistungsentwicklung
Leistungsdiagnostische Testverfahren
Fahrradergometrie
Handkurbel/Drehkurbelergometrie
Laufbandergometrie
Spezialergometrien : Ruder- Rollstuhl-,
SLL-, Schwimm- , Kanu- Ergometer etc.
Feldtests
Allgemeine Richtlinien für Belastungen
Gesamtbelastungsdauer nicht länger als 10 bis 12 Minuten
stufenförmig ansteigende Belastung
Belastungsstufen nicht zu hoch
Belastungsstufen abhängig von der Leistungsfähigkeit, ebenso Steigerung o » Ergometrieleitlinien 2008 (Wonisch et al)
Ausbelastungskriterien
Herzfrequenz (220-Alter +/- 15 Schl)
Untere max. Grenzfrequenz (200-Alter)
Submaximalfrequenz (180-Alter)
BORG-Skala (Punktewert 18 (17) – 20)
Respiratorische Parameter (AF) über 40/min
Metabolische Parameter (Blutgase, Laktat, RQ )
Atemäquivalent für O2: über 30-35
Subjektives Belastungsempfinden nach BORG PER-Skala = Perceived Excertion Rate
7 sehr sehr leicht
9 sehr leicht
11 leicht
13 etwas anstrengend
15 schwer
17 sehr schwer
19 sehr sehr schwer Leistungsdiagnostische Testverfahren
Einstufentest (Wingate-Test, Coopertest, Kaltenbach)
Zweistufentest (PWC)
Mehrstufentest
Fahrradergometrie nach Kaltenbach (Submaximal-Test)
6 Minuten Belastung
Männer: 170 W x 1,73 m2
Frauen: 140 W x 1,73 m2
Reine submaximale Belastung
Ansteigende Belastungsprotokolle
Berechnung der Soll-Leistung von Normalpersonen für die Fahrradergometrie unter Berücksichtigung des Alters
Männer o Soll-Leistung (W)= 3x kg KG x (1-Lebensalter-30):100
Frauen o Soll-Leistung (W)= 2,5xkg KGx (1-Lebensalter-30):100